本项目完善了能够对复杂几何形状流场进行模拟的高效分区并行三维大涡模拟程序(LES),发展了一套能够模拟复杂流热耦合问题的三维多块并行流热耦合程序,建立了一个能对复杂流体系统进行不同维数缩放耦合计算的多维数耦合数值模拟平台,并利用实验结果和直接数值模拟结果等对数值模拟方法进行了校验;完善了可模拟非定常来流条件的平面涡轮叶栅试验台和叶片边界层非定常时空演化试验模拟平台;在此基础上,充分利用所发展的先进数值模拟方法、机理试验,结合理论分析手段,系统地研究了叶片边界层精细拟序结构和端区三维复杂流动的时空演化机制,深入分析了强非定常条件对边界层的激励机制、边界层受迫转捩机制和端区三维非定常效应;进行了方孔横向射流、高超音来流条件下冷却气体与主流相互作用的大涡模拟研究,进一步分析了壁面冷却射流对边界层拟序结构和流动损失的影响机制;在此基础上,发展了考虑尾迹非定常效应的运动学模型、端区流动损失模型和气膜孔出流的损失模型,为叶轮机中边界层和端区流动的有效控制以及冷气损失预测提供了指导,为高负荷、高性能叶轮机设计提供了重要的理论支撑。
英文主题词boundary layer; endwall flow; coherent structures; unsteady flow; turbomachinery